HydroPulse – Auf dem Weg zu einer flexibleren, widerstandsfähigeren und intelligenteren Wasserkraft
Projekt „Horizont Europa“
Die Wasserkraft spielt dank ihrer Fähigkeit, erneuerbare und flexible Energie zu liefern, eine wesentliche Rolle bei der europäischen Energiewende. Ihre Weiterentwicklung muss jedoch gleichzeitig mehreren Herausforderungen gerecht werden: Anpassung an den Klimawandel, flexiblere Nutzung der Anlagen, Erhaltung der Ökosysteme und bessere Einbindung der Kraftwerke in ihre Umgebung.
Das europäische Projekt HydroPulse – Wasserkraft für die partizipative Ausweitung lokaler Lösungen und ökosystembasierter Strategien zielt darauf ab, klimaresiliente Wasserkraftwerke zu entwickeln, die ihre Flexibilität verbessern können und gleichzeitig die Biodiversität schützen sowie ihre gesellschaftliche Akzeptanz stärken.
Finanziert durch das Programm Horizont Europa, HydroPulse vereint 16 Partner aus neun Ländern vier Jahre lang. Die entwickelten Lösungen werden getestet auf sieben Demonstrationsstandorte, verteilt auf fünf regionale Fallstudien in Europa.
Der Beitrag des Hydro Alps Lab
Die Hydro Alps Lab der HES-SO Wallis-Valais beteiligt sich an der Schweizer Fallstudie, unter anderem zusammen mit’Alpiq. Dieser befasst sich mit den spezifischen Herausforderungen der Wasserkraftanlagen in den Alpen vor dem Hintergrund des Klimawandels und des Gletscherschmelzens.
Der Beitrag des HAL konzentriert sich hauptsächlich auf zwei sich ergänzende Schwerpunkte: die Entwicklung neuer Methoden zur Akustische Überwachung von Wasserkraftwerken, sowie deren Umsetzung und Validierung an den Schweizer Demonstrationsanlagen.
Die Wasserkraftwerke von La Bâtiaz und Vissoie werden die beiden wichtigsten Demonstrationsprojekte für die Aktivitäten des HAL darstellen.
Die Kraftwerke abhören, um ihre Anlagen besser zu überwachen
Ein wesentlicher Teil der Arbeit des HAL befasst sich mit der Entwicklung einer Methodik zur nicht-invasive akustische Überwachung Wasserkraftanlagen.
Ein Kraftwerk stellt eine komplexe akustische Umgebung dar, in der hydraulische, mechanische und elektrische Anlagen charakteristische Signaturen erzeugen. Ziel ist es, zu ermitteln, inwieweit diese Informationen genutzt werden können, um den Betrieb der Anlagen besser zu charakterisieren und letztendlich, Anomalien frühzeitig zu erkennen, um zu Strategien der präventiven Instandhaltung beizutragen.
Die Methodik wird zunächst in den Versuchseinrichtungen des Hydro Alps Lab entwickelt. Der Pelton-Prüfstand, der Kavitationskanal und der Versuchsparcours für den Sedimenttransport werden es insbesondere ermöglichen, die Mikrofone und deren Positionierung auszuwählen und anschließend die akustischen Signaturen zu identifizieren und zu klassifizieren, die mit den verschiedenen hydraulischen Phänomenen verbunden sind.
Die Versuche zielen insbesondere darauf ab, die Signaturen zu erkennen und zu quantifizieren, die mit Kavitation, Sedimenttransport und Änderungen der Betriebsbedingungen.
Vom Labor zu den Kraftwerken La Bâtiaz und Vissoie
Die im Labor entwickelte Methodik wird anschließend auf die Kraftwerke von La Bâtiaz und Vissoie.
Messkampagnen werden es ermöglichen, eine Akustische Kartierung der Anlagen und die verschiedenen beobachteten Signaturen mit den hydraulischen, mechanischen und elektrischen Komponenten in Verbindung zu bringen. Ziel ist es, einen Referenzzustand für den Normalbetrieb der Kraftwerke zu ermitteln und anschließend zu bewerten, inwieweit die akustische Überwachung in der Lage ist, Veränderungen zu erkennen, die als Frühindikatoren für Anomalien dienen könnten.
Durch den Einsatz von zwei Demonstrationsmodellen lässt sich zudem die Robustheit und Übertragbarkeit der Methodik in verschiedenen Wasserkraftanlagen.
Die Lösungen an realen Kraftwerken in den Alpen demonstrieren
Die Kraftwerke von La Bâtiaz und Vissoie werden es endlich ermöglichen, die im Rahmen von HydroPulse entwickelten Methoden und Werkzeuge mit den tatsächlichen Betriebsbedingungen zu vergleichen.
Diese Demonstrationsphase ist entscheidend für den Übergang von im Labor entwickelten Methoden zu Lösungen, die von den Betreibern genutzt werden können. Im Rahmen des Projekts plant HydroPulse die Entwicklung von 10 Werkzeuge und fünf Vorlagen, die zunächst an den verschiedenen europäischen Demonstrationsanlagen validiert werden sollen, bevor ihre Übertragung auf andere Anlagen in Betracht gezogen wird.
Für das Hydro Alps Lab ist der Übergang vom Labor bis zu den Demonstrationsanlagen in La Bâtiaz und Vissoie Dies wird es somit ermöglichen, das tatsächliche Potenzial der akustischen Überwachung als neues Instrument zur Überwachung von Wasserkraftwerken zu bewerten.
Auf dem Weg zu einer intelligenteren Instandhaltung von Wasserkraftwerken
Durch die Kombination der experimentellen Möglichkeiten des Hydro Alps Lab mit Messkampagnen an in Betrieb befindlichen Kraftwerken soll HydroPulse einen weiteren Schritt in Richtung einer uneingreifende und intelligentere Überwachung von Wasserkraftanlagen.
Langfristiges Ziel ist es, die Funktionsweise der Anlagen besser zu verstehen, bestimmte Entwicklungen früher zu erkennen und den Betreibern neue Indikatoren an die Hand zu geben, um die Wartung und den Betrieb von Kraftwerken zu unterstützen, die künftig immer flexibler arbeiten müssen.
Diese Arbeiten sind Teil des übergeordneten Ziels von HydroPulse: die Entwicklung einer europäischen Wasserkraft, die in der Lage ist, erneuerbare Energieerzeugung, Flexibilität, Klimaresilienz und Erhaltung der Flusssysteme.
